A Numerical Analysis of Partial Admission Turbine's Performance for Design Parameters of 3D Supersonic Nozzle

3차원 초음속 노즐 형상 변수에 따른 부분입사형 터빈 성능 특성에 관한 수치적 연구

In this study, 3-D nozzle shape and the shape of nozzle at exit plane were adopted as design parameter of 3-D supersonic nozzle and numerical analyses for these parameters have been performed to investigate the flow and performance characteristics for design parameters of the turbine. Firstly, comparing results for nozzle shape, rectangular nozzle had less total pressure loss occurred in axial gap and more power by 1.5% than circular nozzle did. Next, comparing the results for the shape of nozzle at exit plane, it is found that the performance of partial admission turbine was largely depended upon the gap between nozzle wall at exit plane and the hub / tip of rotor blade and the length between nozzles.

본 논문에서는 3차원 초음속 노즐 형상 변수에 따른 부분입사형 터빈의 유동 및 성능 특성을 알아보기 위하여 3차원 노즐 형상 변수를 노즐 모양 및 노즐 출구 단면 형상으로 설정하여 전산해석을 실시하였다. 먼저 노즐 모양에 따른 유동 및 성능 특성을 비교해 본 결과, 사각형 노즐이 원형 노즐보다 축방향 간극내에서 발생하는 전압력 손실이 적었으며, 이로 인하여 파워가 약 1.5% 증가하였다. 다음으로 사각형 노즐출구단면의 면적에 따른 유동 및 성능 특성을 비교해 본 결과, 노즐 출구 단면과 로터의 hub/tip 사이의 간극과 노즐간의 간격이 터빈 성능에 크게 영향을 줌을 확인할 수 있었다.